JP3109452B2 - Ｐｓｋ復調回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＳＫ（Phase S
hift Keying）復調回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＳＫ復調における主要な技術の１つに
搬送波再生があるが、これはＰＳＫ変調器から送信され
た信号から搬送波を再生し、信号を復調する技術であ
る。ＰＳＫ復調器の搬送波再生回路は、一般に、図２に
示すような構成になっている。

【０００３】図２を参照すると、入力端子１に入力され
たＰＳＫ信号を２分岐し、電圧制御型発振器（「ＶＣ
Ｏ」という）２の出力と、ＶＣＯ２の出力からπ／２移
相器３で得られる信号により、乗算検波器４、５で直交
復調される。

【０００４】直交復調されたアナログ同相信号Ｉとアナ
ログ直交信号Ｑを、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６、７
をそれぞれ介して、Ａ／Ｄ変換器８、９で符号化するこ
とにより、ディジタル同相信号Ｉ_Dとディジタル直交信
号Ｑ_Dを得る。

【０００５】ディジタル同相信号Ｉ_Dとディジタル直交
信号Ｑ_Dは、それぞれロールオフフィルタ１０、１１を
介して、搬送波位相誤差検出器１４に入力される。

【０００６】搬送波位相誤差検出器１４で求められた位
相誤差は、ループフィルタ１５で帯域制限された後に、
ＶＣＯ２を制御する。

【０００７】図２を参照して、π／２移相器３、乗算検
波器４、５、ローパスフィルタ６、７、Ａ／Ｄ変換器
８、９、ロールオフフィルタ１０、１１、搬送波位相誤
差検出器１４、ループフィルタ１５、及びＶＣＯ２から
なるループでＰＬＬ（Phase Locked Loop；位相同期
ループ）を構成し、ＰＳＫ変調信号に同期した搬送波を
再生し、同相復調信号Ｉ_O、直交復調信号Ｑ_O信号を復調
することができる。

【０００８】搬送波位相誤差検出器１４は、入力された
信号と、再生された信号の位相のずれを検出する回路で
あるが、搬送波のロック点は、変調相数と信号復調点の
位相によって異なるため、伝送方式（本明細書では、Ｐ
ＳＫを含む変調方式で、ＰＳＫ変調における変調相数
と、復調信号点の位相を指す）が変わると、搬送波位相
誤差検出器も伝送方式毎に変えなければならない。

【０００９】従って、１つの復調器で複数の伝送方式に
対応する場合、搬送波位相誤差検出器１４はそれぞれ伝
送方式毎に位相誤差検出器が必要となる。

【００１０】２、４、８、１６相に対応した、従来の搬
送波位相誤差検出器の構成を、図１１に示す。図１１を
参照すると、復調同相信号１７と復調直交信号１８は、
ＢＰＳＫ位相誤差検出器３０、ＱＰＳＫ位相誤差検出器
３１、８ＰＳＫ位相誤差検出器３２、及び、１６ＰＳＫ
位相誤差検出器３３にそれぞれ入力される。ＢＰＳＫ位
相誤差検出器３０、ＱＰＳＫ位相誤差検出器３１、８Ｐ
ＳＫ位相誤差検出器３２、１６ＰＳＫ位相誤差検出器３
３の出力はセレクタ３４に入力され、伝送方式入力１６
によって、伝送方式に合った、位相誤差が選択され、位
相誤差量２１として出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術は、回路規模が大きい、という問題点を有し
ている。

【００１２】その理由は、８、１６相等、変調相数の大
きい搬送波位相誤差検出器は、伝送方式毎に大きなＲＯ
Ｍ（読出専用メモリ）テーブルを必要とするからであ
る。

【００１３】図１１において、ＢＰＳＫ位相誤差検出器
３０、ＱＰＳＫ位相誤差検出器３１、８ＰＳＫ位相誤差
検出器３２、及び、１６ＰＳＫ位相誤差検出器３３の位
相誤差検出器の算出式の例を次に示す。同相信号入力１
７をＩ、直交信号入力１８をＱとしている。

【００１４】

【数１】

【００１５】上式（１）、（２）、（３）、（４）から
分かるように、変調相数が大きくなるほど、式の演算内
容は複雑になる。

【００１６】また、搬送波位相誤差検出器は、ＰＬＬル
ープ内にある。演算によって搬送波位相誤差検出器の遅
延が大きくなると、ループ遅延が大きくなり、ループ帯
域を広げられない。そして、ループ帯域が狭いとロック
しにくいため、問題である。

【００１７】そして、遅延を少なくするために、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）テーブルを用いる。

【００１８】しかし、ＲＯＭテーブルの回路規模（記憶
容量）は大きなものとなる。

【００１９】図１１において、８ＰＳＫ位相誤差検出器
３２、１６ＰＳＫ位相誤差検出器３３にＲＯＭテーブル
を用いると、２の（端子１７のビット数＋端子１８のビ
ット数）のべき乗分のワードサイズのＲＯＭが２つ必要
になる。

【００２０】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、回路規模を縮減
し、複数の伝送方式に対応可能とした搬送波位相誤差検
出器を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、数種類のＰＳＫ変調を含む変調信号を復
調する復調器の搬送波再生回路の一部をなす搬送波位相
誤差検出器において、入力信号の絶対位相を検出する絶
対位相検出手段と、前記絶対位相と伝送方式情報から搬
送波位相誤差量を演算により求める位相誤差算出手段
と、を有し、伝送方式に応じて前記位相誤差算出手段の
前記演算を可変させることで、複数の伝送方式に対して
搬送波位相誤差検出器を共通化してなる、ことを特徴と
する。

【００２２】［発明の概要］本発明においては、伝送方
式毎の位相誤差検出器を共通化することで、回路規模を
縮小するようにしたものである。具体的には、図１に示
すように、搬送波位相誤差検出器１４は、絶対位相検出
器１と、位相誤差算出器２で構成される。何種類の伝送
方式に対応しても、最も回路規模の大きい絶対位相検出
器は１つしか要らないので、多くの位相相数に対応した
システムでは回路規模が縮小できる。ここで用いる位相
誤差算出回路は、変調相数が大きくなっても演算が複雑
になることはない。また、伝送方式が変わっても変調感
度が変わることがない。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。図１は、本発明の実施の形
態をなす搬送波位相誤差検出器の詳細構成をブロック図
にて示したものである。

【００２４】図１を参照すると、本発明の実施の形態の
搬送波位相誤差検出回路は、入力として、同相信号復調
入力１７、直交信号復調入力１８、伝送方式を指定する
信号入力１６の各端子を有し、出力として、搬送波位相
誤差量出力２１の端子を有し、絶対位相検出器１９と位
相誤差検出器２０との回路ブロックを有する。

【００２５】図１に示した本発明の実施の形態の位相誤
差検出器の動作について説明する。

【００２６】同相信号復調入力１７と、直交信号復調入
力１８から、入力信号の絶対位相を絶対位相検出器１９
で検出し、搬送波位相誤差量を絶対位相と変調相数入力
１６から、位相誤差算出器２０で算出する。

【００２７】信号点が、図３に示すような配置の場合、
本発明の実施の形態の位相誤差算出器では、以下の演算
を行う。変調相数を２^m、絶対位相器出力をｎビット精
度、絶対位相出力値をＡ（０≦Ａ≦２ⁿ−１）とする。
但し、ｍ、ｎは自然数、Ａは整数とする。但し、演算子
％は剰余演算を示している。

【００２８】 （位相誤差）＝Ａ％２^(n-m)−２^(n-1-m) …(5)

【００２９】信号点が、図４に示すように、図３に示し
た信号点の位相を回転させた配置にある場合は、次式
（６）になる。

【００３０】 (位相誤差)＝(Ａ＋Ｂ)％２^(n-m)−２^(n-1-m) …(6)

【００３１】ここで、上式（６）における、（Ａ＋Ｂ）
の演算は、ｎビットのオーバーフロー処理を行わない加
算であり、演算結果は、０≦（Ａ＋Ｂ）≦２ⁿ−１であ
る。

【００３２】Ｂは、図３の信号点配置を基準とした位相
の回転量をθとすると、 Ｂ＝２^mθ／２π …(7) で表せる。但し、０≦Ｂ≦２ⁿ−１、整数で、右辺の演
算結果は、小数点以下四捨五入する。

【００３３】

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。

【００３４】［実施例１］図５は、本発明の第一の実施
例の搬送波位相誤差検出回路の構成を示す図である。な
お、搬送波再生回路の全体の構成は、図２に示した構成
と同様とされる。本実施例においては、搬送波位相誤差
検出回路の構成のみが、上記した従来技術と相違してい
るので、図６を参照して、本実施例について説明する。

【００３５】本実施例は、２、４、８、１６相のＰＳＫ
に対応し、各々の変調相数における信号点は、図３に示
すように配置されており、絶対位相出力は、１０ビット
（０〜２¹⁰−１）とされている。

【００３６】図５を参照すると、本実施例は、入力に同
相信号復調入力１７と直交信号復調入力１８と伝送方式
入力１６を有し、出力に搬送波位相誤差出力２１を有
し、内部は、絶対位相検出器１９と、位相誤差算出器２
０と、を有する。

【００３７】位相誤差算出器２０は、剰余算算出器２２
と、減算器２３と、セレクタ２４、及びセレクタ２５
と、を備えて構成されている。

【００３８】本実施例の動作について説明する。同相信
号復調入力１７と直交信号復調入力１８から、絶対位相
検出器１９で絶対位相が求められる。次に、絶対位相か
ら位相誤差算出器２０で、伝送方式入力１６に合った位
相誤差が求められ、搬送波位相誤差出力２１に出力され
る。

【００３９】位相誤差検出器２０では、次の演算が行わ
れる。

【００４０】変調相数は、２、４、８、１６であるか
ら、上式（５）において、ｍ＝１、２、３、４である。

【００４１】絶対位相出力は１０ビットであるため、ｎ
＝１０となる。

【００４２】上式（５）より、各々の変調相数の時の位
相誤差算出式は、次のようになる。

【００４３】 （２相位相誤差）＝Ａ％５１２−２５６ …(8) （４相位相誤差）＝Ａ％２５６−１２８ …(9) （６相位相誤差）＝Ａ％１２８−６４ …(10) （１６相位相誤差）＝Ａ％６４−３２ …(11)

【００４４】位相誤差算出器が、上式（８）、（９）、
（１０）、（１１）の演算となるように、伝送方式入力
１６によって、剰余算器２２の割る数の入力と、減算器
２３の引く数の入力とが、セレクタ２４及びセレクタ２
５によって選択され、演算出力（減算器２３の出力）が
位相誤差量となる。

【００４５】以上の処理により得られる各々の伝送方式
での位相誤差検出特性を、図６に示す。図６において、
横軸は入力信号１７、１８の絶対位相、縦軸は位相誤差
量出力２１である。

【００４６】上記従来技術でも説明したように、搬送波
再生回路はＰＬＬを構成している。図２を参照すると、
搬送波位相誤差検出器１４で検出された位相誤差量は、
ループフィルタ１１で帯域制限された後、ＶＣＯ２に入
力され、直交復調において位相誤差がなくなる方向に制
御がかけられる。

【００４７】従って、位相誤差が０の角度に収束するこ
とになり、ロック点に信号復調される。

【００４８】図６に示されるように、変調相数がＭであ
る場合、位相誤差が０の角度はＭ箇所存在する。従って
ロック点はＭ個存在し、図３に示される信号ロック点に
復調される。

【００４９】［実施例２］ 図７に、本発明の第二の実施例の搬送波再生回路の全体
ブロック図を示す。この実施例は、２種類のＡＰＳＫ変
調信号に対応した例で、信号点は、図９に示すように配
置されている。

【００５０】絶対位相検出器１９の出力は１０ビット
（０〜２¹⁰−１）とする。

【００５１】図９において、伝送方式Ａは、振幅が２値
で、振幅が０の状態では、４相のＰＳＫで、振幅が１の
状態では１６相のＰＳＫとして変調されている。また伝
送方式Ｂは、振幅が２値で、振幅が０、１いずれの状態
でも、８相のＰＳＫとして変調されているが、位相は、
２２．５度違う。

【００５２】図７を参照すると、本発明の第二の実施例
は、前記第一の実施例の全体ブロック図の構成（図２参
照）に、振幅値を算出するための２乗和算出回路３４と
振幅判定回路３５とを追加して構成されている。

【００５３】振幅判定回路３５で、２乗和算出回路の振
幅と基準値を比較して、信号の１または０を判定し、振
幅復調出力３６に出力する。この出力は、搬送波位相誤
差検出器１４にも入力される。

【００５４】図８は、本発明の第二の実施例における搬
送波位相誤差検出器の詳細図である。図８を参照する
と、本実施例では、前記第一の実施例における搬送波位
相誤差検出回路（図６参照）に加えて、加算器２６と、
加算器２６への加算値を選択するセレクタ２７と、振幅
値入力２９と伝送方式入力１６からセレクタ２４、２
５、２７へのセレクト信号を生成するデコーダ２８と、
を更に備えた構成されている。

【００５５】同相信号復調入力１７と直交信号復調入力
１８から、絶対位相検出器１９で絶対位相が求められ、
次に絶対位相から位相誤差算出器２０で、伝送方式入力
１６と振幅値入力２９から、位相誤差が求められ、搬送
波位相誤差出力２１に出力される。

【００５６】位相誤差検出器では、次の演算がされる。
上式（６）において、ｎ＝１０とする。

【００５７】伝送方式Ａの振幅値０の時は、図３の４相
ＰＳＫと同じであるから、Ｂ＝０、ｍ＝２とする。

【００５８】伝送方式Ａの振幅値１の時は、図３の１６
相ＰＳＫを１１．２５度回転させたものであるから、Ｂ
＝８、ｍ＝４とする。

【００５９】伝送方式Ｂの振幅値０の時は、図３の８相
ＰＳＫと同じであるから、Ｂ＝０、ｍ＝３とする。

【００６０】伝送方式Ｂの振幅値０の時は、図３の８相
ＰＳＫを２２．５度回転させたものであるから、Ｂ＝１
６、ｍ＝３とする。

【００６１】従って、各々の方式、振幅値によって、位
相誤差算出器では以下の演算が行われる。

【００６２】 （伝送方式Ａ、振幅値０の誤差） ＝（Ａ＋０）％２５６−１２８ …(12) （伝送方式Ａ、振幅値１の誤差） ＝（Ａ＋８）％６４−３２ …(13) （伝送方式Ｂ、振幅値０の誤差） ＝（Ａ＋０）％１２８−６４ …(14) （伝送方式Ｂ、振幅値１の誤差） ＝（Ａ＋１６）％１２８−６４ …(15)

【００６３】図８を参照すると、位相誤差算出器２０
は、上式（１２）、（１３）、（１４）、（１５）の演
算となるように、伝送方式入力１６と振幅値入力２９か
ら、デコーダ２８で各セレクタのセレクト信号を生成す
る。

【００６４】以上の処理により得られる位相誤差検出特
性を、図１０に示す。図１０の横軸は入力信号１７、１
８の絶対位相、縦軸は位相誤差量出力２１である。

【００６５】搬送波位相誤差検出後、信号をロックし、
復調する過程は、前記第一の実施例と同様なので省略す
る。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
搬送波位相誤差検出器の回路規模を縮減できるという効
果を奏する。

【００６７】その理由は、本発明においては、絶対位相
から演算により各伝送方式の搬送波位相誤差を算出する
手法を用いて、各伝送方式の搬送波位相誤差検出器を共
通化したことによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の搬送波位相誤差検出器の構
成を示すブロック図である。

【図２】搬送波再生回路全体を示すブロック図である。

【図３】ＰＳＫ変調信号の信号点を示す図である。

【図４】図３の信号点の位相が回転した、ＰＳＫ変調信
号の信号点を示す図である。

【図５】第一の実施例の搬送波位相誤差検出器の詳細を
示すブロック図である。

【図６】第一の実施例の位相誤差検出特性を示すグラフ
である。

【図７】第二の実施例の搬送波再生回路全体を示すブロ
ック図である。

【図８】第二の実施例の搬送波位相誤差検出回路の詳細
を示すブロック図である。

【図９】第二の実施例で伝送されてくるＡＰＳＫ変調信
号の信号点を示す図である。

【図１０】第二の実施例の位相誤差検出特性を示すグラ
フである。

【図１１】従来の位相誤差検出器の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ ＰＳＫ変調信号入力端子 ２ ＶＣＯ ３ π／２移相器 ４、５ 乗算器 ６、７ ローパスフィルタ ８、９ Ａ／Ｄ変換器 １０、１１ ロールオフフィルタ １２ 同相信号復調出力端子 １３ 直交信号復調出力端子 １４ 搬送波位相誤差検出回路 １５ ループフィルタ １６ 伝送方式入力端子 １７ 同相信号復調入力端子 １８ 直交信号復調入力端子 １９ 絶対位相検出器 ２０ 位相誤差算出器 ２１ 搬送波位相誤差量出力端子 ２２ 剰余算器 ２３ 減算器 ２４、２５、２７、３４ セレクタ ２６ 加算器 ２８ デコーダ ２９ 振幅値入力端子 ３０ ＢＰＳＫ位相誤差検出器 ３１ ＱＰＳＫ位相誤差検出器 ３２ ８ＰＳＫ位相誤差検出器 ３３ １６ＰＳＫ位相誤差検出器 ３４ ２乗和算出器 ３５ 振幅値判定器 ３６ 振幅値出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−283744（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−32648（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−254040（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−58794（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−7229（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−244892（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−116589（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−297862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 27/00 - 27/38

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数種類のＰＳＫ変調を含む変調信号を復調
   する復調器の搬送波再生回路の一部をなす搬送波位相誤
   差検出器において、入力 信号の絶対位相を検出する絶対位相検出手段と、前記絶対位相と伝送方式情報から搬送波位相誤差量を演
   算により求める位相誤差算出手段と、 を有し、 伝送方式に応じて前記位相誤差算出手段の前記演算を可
   変させることで、複数の伝送方式に対して搬送波位相誤
   差検出器を共通化してなる、ことを特徴とする搬送波位
   相誤差検出器。
2. 【請求項２】前記位相誤差算出器が、剰余算器と、減算
   器を備え、 前記伝送方式情報として変調相数情報により、前記剰余
   算器における除数、及び減算器における減算値を選択し
   て設定する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の搬送波位相誤差検出器。
3. 【請求項３】数種類のＰＳＫ変調を含む変調信号を復調
   する復調器の搬送波再生回路の一部をなす搬送波位相誤
   差検出器であって、同相信号復調入力と直交信号復調入力から入力信号の絶
   対位相を検出する絶対位相検出器と 、搬送波位相誤差量を、前記絶対位相と、伝送方式情報か
   ら求める位相誤差算出器と 、を備えた搬送波位相誤差検出器において 、 前記位相誤差算出器が、加算器、剰余算器と、減算器を
   備え、 伝送方式及び振幅情報により、前記加算器における加算
   値、前記剰余算器における除数、及び減算器における減
   算値を選択して設定する手段を備えたことを特徴とする
   搬送波位相誤差検出器。
4. 【請求項４】入力端子に入力されたＰＳＫ信号を２分岐
   し、電圧制御型発振器（「ＶＣＯ」という）の出力と、
   前記ＶＣＯの出力からπ／２移相器で得られる信号によ
   り直交復調する第１、第２の乗算検波器と、 直交復調されたアナログ同相信号とアナログ直交信号を
   ローパスフィルタをそれぞれ介して入力するＡ／Ｄ変換
   器と、 前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるディジタル同相信号と
   ディジタル直交信号とをそれぞれロールオフフィルタを
   介して入力する請求項３記載の前記搬送波位相誤差検出
   器と、 前記ロールオフフィルタの出力から振幅値を算出するた
   めの２乗和算出回路と、 前記２乗和算出回路の出力と基準値とから振幅を判定す
   る振幅判定回路と、を備え、 前記ＶＣＯが、前記搬送波位相誤差検出器で求められた
   位相誤差をループフィルタを介して入力する、 ことを特徴とする搬送波再生回路。